KR102233945B1 - 웰딩 포인트 제어를 위한 피용접물 이동 및 고정 모니터링 기능을 포함하는 레이저 웰더 - Google Patents

Abstract

레이저 웰더에 있어서 상부의 피용접물을 매우 정확하게 고정할 수 있는 동시에, 상부 척의 회전이 정밀하고 정확하게 이루어질 수 있도록 하고, 피용접물을 정확하고 간단한 구조로 고정할 수 있도록 하며, 피용접물의 고정 여부를 정밀하게 모니터링하는 기술을 제공한다. 이를 위해서, 레이저 웰더의 상부척 모듈은, 스텝모터에 의하여 회전되는 웜에 결합되어 웜의 회전에 따라서 중심 축을 기준으로 회전되는 웜 기어구조가 형성된 제1 중공부를 갖는 제1 바디를 포함하는 회동 모듈; 제1 바디와 고정 결합되어 회동 모듈에 의하여 중심 축을 기준으로 회동되며, 중심 축을 따라 양 방향으로 연장되는 제2 중공부를 갖는 제2 바디와, 제2 바디의 최하단측에 상기 중심 축을 따라 일 방향으로 복수의 갭을 가지면서 연장 형성되는 복수의 탄성 팁으로 구성되어, 외력이 가해지는 경우 탄성 팁이 제2 중공부를 따라 중심 축으로 모이면서 피용접물을 고정하고, 외력이 해제되는 경우 탄성 팁이 중심 축으로부터 멀어지도록 이동되면서 피용접물의 고정을 해제하도록 구성되는 고정부재를 포함하는 고정 모듈; 및 고정부재에 제2 중공부의 직경 방향과 경사진 방향의 힘을 가하거나 해제하여 고정부재를 통한 피용접물의 고정을 제어하는 고정 제어 수단; 을 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

웰딩 포인트 제어를 위한 피용접물 이동 및 고정 모니터링 기능을 포함하는 레이저 웰더{LASER WELDER WITH MOVING WELDING OBJECT AND FIXING MONITORING FUNCTIONS FOR WELDING POINT CONTROL}

본 발명은 웰딩 포인트 제어를 위한 피용접물 이동 및 고정에 대한 모니터링 기능을 구현할 수 있는 레이저 웰더에 관한 것으로, 구체적으로는 레이저 다이오드 등 광 신호를 처리하기 위한 피용접물의 웰딩을 위하여 상부 및 하부척을 포함하는 웰더에 있어서, 정밀한 상부척 회전 제어가 가능하고, 피용접물을 고정하는 고정부재의 정밀 제어 및 고정부재가 피용접물을 정확하게 고정했는지 여부를 용이하고 정확하게 판단할 수 있는 기술에 관한 것이다.

레이저 다이오드는 접속구를 갖는 파이버, 파이버의 접속구가 끼워지는 리셉터클, 리셉터클이 끼워지는 미들 링이 안착되며 복수의 단자를 갖는 부품이며, 미들 링에는 렌즈가 내장되는데, 미들 링과 레이저 다이오드의 결합체는 광통신에 필수적인 부품이다.

이들 부품의 제조에 있어서 리셉터클과 미들 링의 상호 접합 및 미들 링과 레이저 다이오드의 상호 접합을 위해서는 레이저 웰더가 사용되는데, 레이저 웰더는 특정 접합 포인트에 레이저를 조사하여 접합 대상이 되는 두 피용접물 사이를 용접하는 기기이다.

이를 위해서 레이저 웰더는, 레이저 다이오드가 접속하는 터미널이 고정되는 하부 홀딩유닛, 하부 홀딩유닛에서 중심으로 기준으로 방사상으로 배열되어 레이저를 웰딩 포인트에 조사하는 복수의 레이저 웰딩유닛, 리셉터클을 고정하고 하부 홀딩유닛 상부에 이격 배열되는 상부 홀딩유닛으로 구성된다.

이때 상하부 홀딩유닛에 각각 상술한 피용접물이 고정되며, 피용접물을 고정한 상태로 상하이동하면서 리셉터클과 미들링의 상하 웰딩 포인트를 제어하면서 정확하게 레이저 용접을 수행하게 된다. 또한 포인트 용접인 관계로, 상하부 홀딩유닛에 고정된 피용접물을 중심 축을 기준으로 회전하면서 각각 다른 포인트에 복수회 용접을 수행하여 웰딩 포인트의 수를 늘림으로써 더욱 강한 결합력으로 접합되도록 하고 있다.

이러한 기술을 제공하기 위해서 예를 들어 한국 등록특허 제10-1095918호 등에서는, 미들링의 둘레를 따라서 상부 홀딩유닛이 용접 시 상부척 모듈에 대한 수평 선회, 즉 회전이 가능하기 하기 위한 타이밍 벨트를 포함하는 선회구동모듈을 포함하는 기술을 제시하고 있다.

그러나, 타이밍 벨트는 구동 시 회전력을 강하게 부여할 수 없어 탈조가 자주 발생하는 문제가 있어, 정밀한 제어가 필요한 웰딩 포인트 제어가 불가능하고, 각 부품을 플랜지 기준 방식으로 고정하여, 외면을 감싸는 슬리브의 수직과 플랜지의 평면이 틀어져 부품 교환 시 위치가 틀어지는 관계로, 정밀한 웰딩을 위해서 세팅을 재 수행해야 하는 문제가 있다.

또한, 피용접물을 고정하는 팁이 정확하게 피용접물을 중앙에 위치시켜 정확한 고정이 되는지 여부를 고정 전후로 파악할 수 없어, 작업자의 감에 의존할 수밖에 없기 때문에, 정확한 웰딩이 거의 불가능한 문제점이 있다.

이에 본 발명은, 레이저 웰더에 있어서 상부의 피용접물을 매우 정확하게 고정할 수 있는 동시에, 상부 척의 회전이 정밀하고 정확하게 이루어질 수 있는 새로운 레이저 웰더의 상부 척 구조에 관한 기술을 제공하는 데 일 목적이 있다.

또한 본 발명은, 피용접물을 고정하는 팁이 정확하게 피용접물을 중앙에 위치시키는지 여부 및 피용접물을 정확하게 고정했는지 여부를 객관적으로 모니터링할 수 있는 기술을 제공하여, 정확한 웰딩이 가능하도록 하는 기술을 제공하는 데 다른 목적이 있다.

상술한 목적을 달성하기 위해서, 본 발명의 일 실시예에 따른 웰딩 포인트 제어를 위한 피용접물 이동 및 고정 모니터링 기능을 포함하는 레이저 웰더는, 테이블; 상기 테이블 상부 중심에 배열되는 하부 홀딩유닛; 상기 하부 홀딩유닛 상부에 이격 배열되고 결합축을 갖는 상부척 모듈, 그리고 상기 테이블에 설치되어 상기 상부척 모듈을 지지하는 서포팅 모듈을 포함하는 상부 홀딩유닛; 및 상기 상부 및 하부 홀딩유닛에 각각 고정된 두 피용접물을 상호 접합하기 위하여 상기 테이블 상부에 배열되되, 상기 하부 홀딩유닛을 중심으로 방사상 배열된 복수의 레이저 웰딩유닛;을 포함하여 이루어진 레이저 웰더에 있어서, 상기 상부척 모듈은, 스텝모터에 의하여 회전되는 웜에 결합되어 웜의 회전에 따라서 중심 축을 기준으로 회전되는 웜 기어구조가 형성된 제1 중공부를 갖는 제1 바디를 포함하는 회동 모듈; 상기 제1 바디와 고정 결합되어 상기 회동 모듈에 의하여 중심 축을 기준으로 회동되며, 상기 중심 축을 따라 양 방향으로 연장되는 제2 중공부를 갖는 제2 바디와, 상기 제2 바디의 최하단측에 상기 중심 축을 따라 일 방향으로 복수의 갭을 가지면서 연장 형성되는 복수의 탄성 팁으로 구성되어, 외력이 가해지는 경우 상기 탄성 팁이 상기 제2 중공부를 따라 중심 축으로 모이면서 피용접물을 고정하고, 외력이 해제되는 경우 상기 탄성 팁이 중심 축으로부터 멀어지도록 이동되면서 피용접물의 고정을 해제하도록 구성되는 고정부재를 포함하는 고정 모듈; 및 상기 고정부재에 상기 제2 중공부의 직경 방향과 경사진 방향의 힘을 가하거나 해제하여 상기 고정부재를 통한 피용접물의 고정을 제어하는 고정 제어 수단; 을 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 고정 제어 수단은, 최하단측이 상기 고정 모듈의 상기 고정부재의 최대 직경과 최소 직경 사이의 값을 내직경으로 하는 제1 접촉부가 형성된 제3 중공부를 갖는 원통형 부재로서, 적어도 상기 고정부재가 형성된 영역의 일부를 상기 제3 중공부에 수용하도록 설치되며, 상하 이동됨으로써 상부로 이동 시 상기 제1 접촉부와 상기 고정부재의 접촉에 의하여 상기 탄성 팁에 상기 중심 축을 향하는 외력을 부여하고, 하부로 이동 시 상기 접촉부와 상기 고정부재의 접촉을 해제하여 상기 탄성 팁에 대한 외력이 해제되는 제1 실린더; 및 상기 제1 실린더에 대한 상하 이동력을 부여하는 승강 제어 수단;을 포함하는 것이 바람직하다.

상기 승강 제어 수단은, 상기 제1 실린더의 상기 제3 중공부를 제외한 영역에 단측이 고정되는 다수의 연장바와, 상기 연장바가 일체로 결합되는 결합부와, 상기 결합부 상부에 상기 결합부의 상부에 상기 결합부의 직경보다 작은 직경을 갖는 오목부가 형성되고, 중심 축을 따라 상기 고정 모듈을 수용하는 제4 중공부가 형성된 제2 실린더; 및 상기 오목부에 공압을 형성하여, 오목부에 가해지는 공압에 따라서 상기 제2 실린더의 상하 이동을 제어하는 공압 형성 수단;을 포함하는 것이 바람직하다.

상기 공압 형성 수단은, 중앙에 제5 중공부를 갖고, 상기 제5 중공부의 내측벽의 내주면을 따라 상기 오목부의 외면과 접촉되면서 상기 제2 실린더가 상하이동 가능하도록 가이드하는 제2 접촉부가 형성되어 있고, 상기 오목부와 상기 제5 중공부가 형성하는 영역 중 상기 제2 접촉부를 기준으로 상하로 구분되는 제1 영역 및 제2 영역에 각각 공기를 배출 또는 흡입하는 에어홀이 상기 제2 접촉부의 일 영역에 상하로 한쌍이 형성되며, 상기 에어홀 각각으로부터 최상면에 형성된 두 개의 개구부를 따라 공기 이동 경로가 형성된 제3 실린더; 상기 제2 실린더의 상면에 제2 실린더와 상기 제4 중공부와 동일한 중공부를 형성하면서 고정되며, 상기 제5 중공부 내부에 수용되면서 상기 제5 중공부의 내측벽에 접촉되도록 배치되는 커버 링; 및 상기 제1 영역 및 상기 제2 영역에 존재하는 공기가 외부로 배출되지 않도록 하기 위해 상기 제2 실린더의 상기 결합부와 상기 오목부의 경계부, 상기 제2 접촉부의 측벽 및 상기 커버 링의 외측벽에 각각 부착된 오링; 을 포함하여 상기 공기 이동 경로를 따라서 공기가 유입 및 배출됨에 따라서, 상기 제2 접촉부를 기준으로 상기 제1 영역과 상기 제2 영역의 압력이 제어되어, 상기 제1 영역과 상기 제2 영역의 상대 기압차에 의하여 상기 제2 실린더가 상하이동되도록 하는 것이 바람직하다.

상기 제3 실린더의 하부에 위치되고, 적어도 상기 제2 실린더를 수용하는 제6 중공부가 형성되며, 상기 제6 중공부에 조이는 힘을 외면에 중심 축 방향으로 형성된 슬릿 및 상기 슬릿의 간격을 제어하는 측면 볼트 결합 구조를 갖는 제4 실린더;를 더 포함하는 것이 바람직하다.

상기 고정 모듈의 최상단에 설치되고, 적어도 상기 제2 중공부를 따라 중심 축 방향으로 하단을 향하도록 촬영 영역이 설정되는 영상 촬영 수단;을 포함하여, 촬영 이미지를 통해 상기 탄성 바에 의한 피용접물의 고정 상태를 모니터링할 수 있도록 구비되는 모니터링 모듈;을 더 포함하는 것이 바람직하다.

본 발명에 의하면, 웜기어에 결합된 웜에 대한 스텝모터의 정밀 제어를 사용하여 고정 모듈을 회전시키면서 웰딩을 수행할 수 있어, 상부 척에 있어서 피용접물을 고정한 탄성 팁으로 구성되는 고정부재를 정확하게 회전시킬 수 있기 때문에, 피용접물을 매우 정확하게 고정하고 회전시켜 정밀한 레이저 웰딩이 가능한 효과가 있다.

특히, 각 부품을 실린더형의 부재들의 상호 결합을 통해서 고정하기 때문에, 부품 교체 시 위치가 틀어지는 형상을 완전히 해결할 수 있고, 실린더 내부의 고정 모듈을 고정하고, 제1 실린더의 경사 접촉에 의한 탄성 팁의 이동 제어를 통해 피용접물에 대한 고정 및 해제를 제어하여, 정밀한 피용접물 고정 제어가 가능한 효과가 있다.

또한, 실린더 형의 부품의 상호 결합을 통해서, 고정 모듈의 중공부인 제2 중공부를 통해서 최하단의 탄성 팁 사이의 공간을 촬영할 수 있어, 피용접물이 고정부재의 중앙에 정확하게 위치되는지 여부, 및 고정 시 고정이 정확하게 이루어졌는지 여부에 대한 모니터링을 통한 정밀 제어가 가능하여, 정확한 웰딩이 가능하도록 하는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 웰더의 구조를 설명하기 위한 사시도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 웰딩 포인트 제어를 위한 피용접물 이동 및 고정 모니터링 기능을 포함하는 레이저 웰더의 상부 홀딩유닛의 사시도.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 웰딩 포인트 제어를 위한 피용접물 이동 및 고정 모니터링 기능을 포함하는 레이저 웰더의 상부 홀딩유닛의 측면도.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 웰딩 포인트 제어를 위한 피용접물 이동 및 고정 모니터링 기능을 포함하는 레이저 웰더의 상부 척 모듈의 분해 사시도.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 웰딩 포인트 제어를 위한 피용접물 이동 및 고정 모니터링 기능을 포함하는 레이저 웰더의 상부 척 모듈의 측단면도.
도 6은 도 5의 V에 상세도면.
도 7 및 8은 제1 영역과 제2 영역의 압력이 제어됨에 따른 제2 실린더의 이동을 나타내기 위한 도 6의 VI의 상세도면.
도 9는 본 발명의 일 실시예의 구현에 따라서 모니터링 모듈의 기능이 수행되는 예를 설명하기 위한 도면.

이하에서는, 다양한 실시 예들 및/또는 양상들이 이제 도면들을 참조하여 개시된다. 하기 설명에서는 설명을 목적으로, 하나이상의 양상들의 전반적 이해를 돕기 위해 다수의 구체적인 세부사항들이 개시된다. 그러나, 이러한 양상(들)은 이러한 구체적인 세부사항들 없이도 실행될 수 있다는 점 또한 본 발명의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 인식될 수 있을 것이다. 이후의 기재 및 첨부된 도면들은 하나 이상의 양상들의 특정한 예시적인 양상들을 상세하게 기술한다. 하지만, 이러한 양상들은 예시적인 것이고 다양한 양상들의 원리들에서의 다양한 방법들 중 일부가 이용될 수 있으며, 기술되는 설명들은 그러한 양상들 및 그들의 균등물들을 모두 포함하고자 하는 의도이다.

본 명세서에서 사용되는 "실시 예", "예", "양상", "예시" 등은 기술되는 임의의 양상 또는 설계가 다른 양상 또는 설계들보다 양호하다거나, 이점이 있는 것으로 해석되지 않을 수도 있다.

또한, "포함한다" 및/또는 "포함하는"이라는 용어는, 해당 특징 및/또는 구성요소가 존재함을 의미하지만, 하나이상의 다른 특징, 구성요소 및/또는 이들의 그룹의 존재 또는 추가를 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

또한, 제 1, 제 2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제 1 구성요소는 제 2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제 2 구성요소도 제 1 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.

또한, 본 발명의 실시 예들에서, 별도로 다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명의 실시 예에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

한편 이하의 설명에 있어서, 도면에 기재된 사항은 본 발명의 각 구성의 기능을 설명하기 위하여 일부의 구성이 생략되거나, 과하게 확대 또는 축소되어 도시되어 있으나, 해당 도시 사항이 본 발명의 기술적 특징 및 권리범위를 한정하는 것은 아닌 것으로 이해됨이 당연할 것이다.

또한 이하의 설명에 있어서 하나의 기술적 특징 또는 발명을 구성하는 구성요소를 설명하기 위하여 다수의 도면이 동시에 참조되어 설명될 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 웰더의 구조를 설명하기 위한 사시도, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 웰딩 포인트 제어를 위한 피용접물 이동 및 고정 모니터링 기능을 포함하는 레이저 웰더의 상부 홀딩유닛의 사시도, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 웰딩 포인트 제어를 위한 피용접물 이동 및 고정 모니터링 기능을 포함하는 레이저 웰더의 상부 홀딩유닛의 측면도, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 웰딩 포인트 제어를 위한 피용접물 이동 및 고정 모니터링 기능을 포함하는 레이저 웰더의 상부 척 모듈의 분해 사시도, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 웰딩 포인트 제어를 위한 피용접물 이동 및 고정 모니터링 기능을 포함하는 레이저 웰더의 상부 척 모듈의 측단면도, 도 6은 도 5의 V에 상세도면, 도 7 및 8은 제1 영역과 제2 영역의 압력이 제어됨에 따른 제2 실린더의 이동을 나타내기 위한 도 6의 VI의 상세도면, 도 9는 본 발명의 일 실시예의 구현에 따라서 모니터링 모듈의 기능이 수행되는 예를 설명하기 위한 도면이다.

상술한 도면들을 함께 참조하여 설명하면, 도 1 및 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 각 실시예를 포함하여, 레이저 웰더는, 상술한 바와 같이 이들 부품의 제조에 있어서 리셉터클과 미들 링의 상호 접합 및 미들 링과 레이저 다이오드의 상호 접합을 위해서 사용되는 장비로서, 베이스가 되는 테이블(10), 테이블 상부 중심에 배열되어 하부 피용접물을 고정하는 하부 홀딩유닛(20), 하부 홀딩유닛 상부에 이격 배열되고 결합축을 갖고, 상부 피용접물을 고정하는 상부척 모듈(110), 상부척 모듈을 지지하는 서포팅 모듈(101)을 포함하는 상부 홀딩유닛(100)과 상부 및 하부 홀딩유닛에 각각 고정되는 두 피용접물을 상호 접합하기 위해서 테이블(10)의 상부에 배열되며, 하부 홀딩유닛(20)을 중심으로 방사상으로 배열된 복수의 레이저 웰딩유닛(40)을 포함하여 이루어진다.

이때 하부 홀딩유닛(20)은 하부에 고정된 피용접물 및 하부에 고정된 피용접물에 일부 용접된 상부의 피용접물이 용접된 상태에서 위치 오프셋(Offset)을 조절하여 위치를 제어하기 위해서, 전후좌우 조절모듈(21) 및 기울기 조절모듈(22)을 포함하여 구성될 수 있다.

본 발명은, 상술한 구성들 중, 상부 피용접물을 고정하기 위한 상부척 모듈(110)의 구조에 핵심적인 기술적 특징이 있는 것으로 이해되어야 할 것이다. 이하의 설명에서 별다른 구체적인 설명이 없는 한, 이외의 구성들은 상술한 선행기술 등에 기재된 기술적 특징을 포함하는 것으로 이해될 것이다.

또한 본 발명에서 하부 홀딩유닛(20)은 레이저 다이오드의 단자가 접속하는 터미널을 고정하고, 상부척 모듈(110)은 리셉터클을 고정하는 것으로 이해될 것이다. 또한 하부 홀딩유닛(20)은 상부 홀딩유닛(100)과 상부척 모듈(110)과의 관계와 마찬가지로, 상술한 전후좌우 조절모듈(21) 및 기울기 조절모듈(22)의 상부에 설치되어 실제로 피용접물을 고정하는 하부척 모듈(식별번호 없음)을 포함하는 구성으로 이해될 것이다.

구체적으로 상부척 모듈(110)에는 먼저, 회동 모듈(미도시)을 포함한다. 회동 모듈은 기어 박스(113)에 내장되는 구성으로서, 스텝모터에 의하여 회전되는 웜(112)에 결합되어 웜(112)의 회전에 따라서 중심 축을 기준으로 회전되는 웜 기어구조가 형성된 제1 중공부를 갖는 제1 바디(미도시)를 포함하는 구성이다. 제1 바디는 후술하는 제2 바디(111)에 고정되며, 제2 바디(111)를 내부에 수용하는 도넛형의 외면에 상술한 웜기어가 형성된 구성으로 이해될 것이다.

즉, 제1 바디에 의하여, 제2 바디(111)를 포함하는 고정 모듈이 회전되면서, 피용접물을 제1 바디의 직경 방향과 평행한 방향으로 선회, 즉 회동시켜, 레이저 웰딩유닛(40)이 다수의 포인트에 레이저 조사를 하여 견고한 접합이 가능하도록 한다.

이때 기존의 벨트 방식에 비하여, 웜 및 웜기어 구동 방식을 사용하고, 후술하는 바와 같이 모든 구성들이 실린더형으로 구성되기 때문에, 탈조가 일어나지 않아 정밀한 제어가 가능하고, 부품 교환 시에도 거의 위치가 틀어지지 않는 효과가 있다.

본 발명에서 기어 박스(113)에는 상술한 웜(113) 및 제1 바디를 포함하여, 스텝모터, 그리고 스텝모터에 대한 제어 프로세서 등이 내장되거나, 제어 단말과의 연결 라인이 형성되어 스텝모터에 대한 정밀 제어가 가능하도록 구성될 수 있다.

한편, 상부척 모듈(110)에는 고정 모듈이 포함될 수 있다. 고정 모듈은 상술한 제2 바디(111)를 포함하는데, 제2 바디(111)는 도 4에 도시된 바와 같이 제1 바디와 고정 결합되어 회동 모듈에 의하여 중심 축을 기준으로 회동되며, 상기 중심 축을 따라 양 방향으로 연장되는 제2 중공부(1110)를 갖는 파이프 형의 부재를 의미한다.

이하의 설명에 있어서 제1 중공부, 제2 중공부(1110), 제3 중공부(121), 제4 중공부(131), 제5 중공부(141), 제6 중공부(171), 오링(160) 등은 모두 동일한 중심축을 갖도록 배열됨을 특징으로 한다. 즉, 본 발명에서 모든 구성의 중심 축은 동일한 것이다.

고정 모듈은 제2 바디(111) 이외에 제2 바디(111)의 하부에 도 3에 도시된 바와 같이 제2 바디(111)과 결합되는 고정부재(111-1)를 포함한다. 고정부재(111-1)는, 도 3에 도시된 바와 같이 제2 바디(111)의 최하단측에 상기 중심 축을 따라 일 방향으로 복수의 갭을 가지면서 연장 형성되는 복수의 탄성 팁(1113)으로 구성된다. 복수의 탄성 팁(1113)은 상술한 바와 같이 상하 슬릿형으로 복수의 갭을 가지면서 배열된다. 이를 통해서, 외력이 가해지는 경우 탄성 팁(1113)이 제2 중공부(1110)를 따라 중심 축으로 모이면서 피용접물을 고정하고, 외력이 해제되는 경우 탄성 팁(1113)이 중심 축으로부터 멀어지도록 이동되면서 피용접물의 고정을 해제하도록 한다.

바람직하게는, 탄성 팁(1113)은 서로 120도로 제2 중공부(1110)를 감싸도록 3개로 구성됨이 피용접물의 고정에 유리하다. 또한 탄성 팁(1113)은 고강도 합성수지 또는 금속으로 구성될 수 있다. 또한 탄성 팁(1113)은 도 4에 도시된 바와 같이 최하부 팁이 중심 축을 향하도록 탄성 팁(1113)의 배열이 이루는 원에 있어서 상부의 직경(d3)와 하부의 직경(d2)이 d3 > d2가 되도록 이루어질 수 있다.

본 발명에서 고정부재(111-1)와 제2 바이(111)는 서로 결합될 수 있는데, 이는 볼트 결합, 핀 결합, 접착제 결합, 용접 결합 등 다양한 방식의 결합구조를 가질 수 있다.

고정 제어 수단은 고정부재(111-1)에 제2 중공부(1110)의 직경 방향과 경사진 방향의 힘을 가하거나 해제하여 탄성팁(1113)이 중심 축을 향하거나 이로부터 멀어지도록 이동되게 함으로써, 고정부재(111-1)를 통한 피용접물의 고정을 제어하는 세부 구성들의 집합을 의미한다.

구체적으로, 고정 제어 수단의 구성에는, 제1 실린더(120) 및 승강 제어 수단(식별번호 없음)가 포함된다. 승강 제어 수단은 세부 구성을 갖도록 구성되며, 제1 실린더(120)에 대한 상하 이동력을 부여하는 구성으로서 후술하기로 한다.

제1 실린더(120)는 도 4 등에 도시된 바와 같이 최하단측이 고정 모듈의 고정부재(111-1)의 최대 직경(d3)과 최소 직경(d2) 사이의 값을 내직경(d1)으로 하는 제1 접촉부(122)가 형성된 제3 중공부(121)를 갖는 원통형 부재로서, 적어도 고정부재(111-1)가 형성된 영역의 일부를 제3 중공부(121)에 수용하도록 설치된다. 해당 구조에 있어서 바람직하게는 고정부재(111-1)의 탄성 팁(1113)의 최하단으로부터 일부가 제1 접촉부(122) 하단을 통해 외부로 노출되어 이 노출된 구성에 의하여 피용접물이 고정되도록 구성된다.

이때 제1 실린더(120)는 상술한 승강 제어 수단에 의하여 상하 이동됨으로써 상부로 이동 시 제1 접촉부(122)와 고정부재(111-1)의 접촉에 의하여 탄성 팁(1113)에 경사 압력을 부여하여, 중심 축을 향하는 외력을 부여하고, 하부로 이동 시 접촉부(122)와 고정부재(111-1)의 접촉을 해제하여 탄성 팁(1113)에 대한 외력이 해제되도록 기능되는 구성이다.

제1 실린더(120)는 상술한 바와 같이 승강 제어 수단에 의하여 상하이동됨으로써 탄성 팁(1113)에 경사진 방향으로 슬라이드되면서 압력을 부여한다. 승강 제어 수단은 구체적으로, 제2 실린더(130)와 제2 실린더(130)의 승강을 위한 공압을 제공하는 공압 형성 수단을 포함한다.

구체적으로 제2 실린더(130)는 도 4 내지 8에 도시된 바와 같이, 제1 실린더(120)와의 결합을 위해서 제3 중공부(121) 이외의 영역의 제1 실린더(120)에 단측이 고정되는 다수(1개 이상)의 연장바(132)가 형성되어 도 3에 도시된 바와 같이 제2 바디(111) 및 고정부재(111-1)의 일부, 즉 고정 모듈을 제2 실린더(130)의 제4 중공부(131)에 수용하면서 제1 실린더(120)와 결합되는 중공부가 형성된 실린더 형태의 부재이다.

이때, 연장바(132)와 일체로 상부로 연장 형성되어 연장바(132)가 일체로 결합되는 결합부(133)가 형성되여 결합부(133)의 상부에는 결합부(133)와 일체로 형성되며 결합부(133)의 직경보다 작은 직경을 갖는 오목부(134)가 형성된다. 해당 오목부(134)에 공기의 압력이 가해짐으로써, 제2 실린더(130)와 제1 실린더(120)가 결합된 상태로 일체로 상하이동을 하게 된다.

공압 형성 수단은 상술한 바와 같이 오목부(134)에 공압을 형성함으로써, 오목부(134)에 가해지는 공압에 따라서 제2 실린더(130) 및 이와 결합된 제1 실린더(120)의 상하 이동을 제어하는 기능을 수행한다.

이때 공압 형성 수단은, 구체적으로 먼저 제3 실린더(140)를 포함한다. 제3 실린더는 도 4 내지 8에 도시된 바와 같이, 중앙에 제5 중공부(141)를 갖고, 제5 중공부(141)의 내측벽의 내주면을 따라 오목부(134)의 외면과 접촉되면서 제2 실린더(130)가 상하이동 가능하도록 제2 실린더(130)의 이동을 가이드하는 제2 접촉부(142)가 형성되어 있다.

즉 제2 접촉부(142)는 오목부(134)와 접촉되면서 제2 실린더(130)의 이동에 따라서 오목부(134)의 상하로 상대이동되도록 하는 부재이다. 이를 통해, 오목부(134)와 제5 중공부(141) 사이에 형성되는 영역은 제2 접촉부(142)를 기준으로 상하로 구분되는 제1 영역 및 제2 영역으로 구분된다.

이때 제3 실린더(140)의 제2 접촉부(142)의 상하면 각각에는, 도 6 내지 8에 도시된 바와 같이 각각 공기를 배출 또는 흡입하는 에어홀(143)이 제2 접촉부의 일 영역에 상하로 한쌍(143, 143-1)이 형성되며, 에어홀(143, 143-1) 각각으로부터 제3 실린더(140) 본체의 최상면에 형성된 두 개의 개구부(144, 144-1)를 따라 공기 이동 경로(146, 146-1)가 형성된 부재이다.

한편, 커버 링(150)은, 도 4에 도시된 바와 같이 제2 실린더(130)의 상면에 제2 실린더(130)와 제4 중공부(131)와 동일한 중공부(151, 제4 중공부와 동일함)를 형성하면서 고정되며, 제5 중공부(141) 내부에 수용되면서 제5 중공부(141)의 내측벽에 접촉되도록 배치되어 오목부(143)와 제2 접촉부(142), 제3 실린더(140)의 제2 접촉부(142)의 상부의 내측벽과 함께 도 8에 도시된 바와 같이 밀폐된 상부의 제1 영역(301)을 형성하도록 배치된다.

한편 하부의 제2 영역(300)은 결합부(133) 및 오목부(134)에 의하여 밀폐되는 및 제3 실린더(140)의 제2 접촉부(142)를 기준으로 하부의 영역을 도시함을 확인할 수 있다.

오링(160)은 도 6 내지 8에 도시된 바와 같이, 제1 영역(301) 및 제2 영역(300)에 존재하는 공기가 외부로 배출되지 않도록 하기 위해 제2 실린더(130)의 결합부(133)와 오목부(134)의 경계부, 제2 접촉부(142)의 측벽 및 커버 링(150)의 외측벽에 각각 부착 예를 들어 폴리 우레탄 재질의 탄성력 및 마찰력을 갖는 부재를 의미한다. 이를 위해서, 각 부착 영역에는 도 6 내지 8에 도시된 바와 같이 오링(160) 부착을 위한 홈이 원주면을 따라 형성될 수 있다.

한편 상술한 공압 형성 수단의 개구부(144, 144-1)에 에어를 주입하거나 빼기 위해서, 도 6에 도시된 바와 같이 각각의 에어 라인(201, 202)이 형성된 에러 라인부(200)가 형성될 수 있으며, 이들은 도 6 등에 도시된 바와 같이 기어 박스(130)의 내부에 배치되는 공기 라인에 연장되며, 이 공기 라인은 외부의 공기 펌프에 연결되어 상술한 라인 구조를 통해 개구부(144, 144-1)에 에어가 주입되거나 배출될 수 있다.

이러한 구조에 의한 제2 실린더(130)의 상하이동에 대한 예가 도 7 및 8에 도시되어 있다. 먼저 도 7을 참조하면, 제2 영역(300)에 공기가 공급되는 경우, 제2 영역(300)에 공기의 팽창력에 의하여 압력이 형성되며 제2 영역(300)의 높이가 높아지게 된다. 이때 상술한 상대 이동에 의하여, 제2 실린더(130) 및 제2 실린더(130)와 결합된 제1 실린더(120)가 하부로 이동되면서, 도 7에 도시된 바와 같이 제1 접촉부(122) 역시 하부로 이동되어, 탄성 팁(1113)에 대한 경사 압력이 해제되고, 탄성 팁(1113)은 벌어지게 된다. 이에 의하여 피용접물에 대한 고정이 해제된다. 이는 제2 영역(300)에 공기가 주입되는 경우 이외에 장비의 디폴트 상태를 함께 의미하는 것으로 이해될 수 있다.

한편 도 8을 참조하면, 제1 영역(301)에 공기가 공급되는 경우, 제1 영역(301)에 공기의 팽창력에 의하여 압력이 형성되며, 제1 영역(301)의 높이가 높아지도록 한다. 이 경우, 상하 이동되는 제2 실린더(130)가 상승함에 따라서 제2 실린더(130)에 결합된 제1 실린더(120) 역시 상부로 이동되어, 제1 접촉부(122)의 경사압력에 의하여 탄성 팁(1113)이 중심 축을 향하여 모아지게 된다. 이에 의하여 피용접물을 고정할 수 있도록 구동된다.

한편, 상술한 구성들의 탈거를 방지하여 안정적인 구성 간의 결합 구조 등을 유지하기 위해서, 제4 실린더(170)가 더 포함될 수 있다. 제4 실린더(170)는 정확시튼, 제2 실린더(130)의 위치를 고정하여 상술한 부품 교체 시의 위치의 틀어짐을 방지하기 위한 구성이다.

제4 실린더(170)는 도 4에 도시된 바와 같이, 제3 실린더(140)의 하부에 위치되고, 적어도 제2 실린더(130)를 일부 수용하는 제6 중공부(171)가 형성되며, 제6 중공부(171)의 측벽을 통해 제2 실린더(130)를 조이는 힘을 가하기 위해서 외면에 중심 축 방향으로 형성된 슬릿(172) 및 슬릿의 간격을 제어하는 측면 볼트 결합 구조(173)를 갖는 실린더형의 부재이다.

한편 상술한 바와 같이, 본 발명의 모든 중공부는 동일한 중심 축을 갖게 되며, 상술한 결합 구조에 의하면, 제2 중공부(1110)가 가장 내부에 위치되는 중공부이다. 이때, 상술한 바와 같이 본 발명에서는 모든 구성이 중공부를 갖는 실린더 구조를 갖기 때문에, 제2 중공부(1110)는 결합 구조에 의하여 최상단으로부터 탄성 팁(1113) 사이까지 완전히 관통되도록 유지된다.

이때 제2 중공부(1110)를 따라서 바라보게 되면, 탄성 팁(1113) 사이에 특정 물체가 위치되었는지 여부를 확인할 수 있고, 또한 탄성 팁(1113) 사이에 고정된 물체가 정확하게 고정되었는지 여부를 확인할 수 있다.

이러한 원리를 이용할 수 있도록 하기 위해서, 본 발명에서는, 모니터링 모듈(180)이 더 포함될 수 있다. 모니터링 모듈(180)은 고정 모듈의 최상단에 설치되고, 적어도 제2 중공부(1110)를 따라 중심 축 방향으로 하단을 향하도록 촬영 영역이 설정되는 영상 촬영 수단(미도시)을 포함하여, 촬영 이미지를 통해 상기 탄성 바(1113)에 의한 피용접물의 고정 상태를 모니터링할 수 있도록 구비되는 구성이다.

도 9에 도시된 바와 같이, 모니터링 모듈(180)에 의하면 모니터링 모듈(180)에 설치된 영상 촬영 수단의 촬영 영역(FOV, Field of View, 181)가 형성될 것인데, 상술한 바와 같이 제2 중공부(1110)가 완전 관통된 상태이기 때문에 상면에서 촬영 시에도 매우 정확하게 중심 축(P)을 촬영할 수 있다. 이를 통해서 탄성 바(1113)에 의한 피용접물의 고정 상태를 매우 정밀하고 정확하게 모니터링할 수 있는 효과가 있다.

이를 통해서, 피용접물이 고정부재(111-1)의 중앙에 정확하게 위치되는지 여부, 및 고정 시 고정이 정확하게 이루어졌는지 여부에 대한 모니터링을 통한 정밀 제어가 가능한 동시에 이에 따른 정확한 웰딩이 가능한 효과가 있다.

한편, 상술한 예에 있어서 웰딩 포인트의 변경을 위해서 상부 척 모듈(110) 하의 제1 바디, 제2 바디(111) 등이 회전되는 경우 및 상술한 각 구성에 포함되는 부품들의 교체 시에, 제1 중공부, 제2 중공부(1110), 제3 중공부(121), 제4 중공부(131), 제5 중공부(141), 제6 중공부(171), 오링(160) 등의 중심축이 틀어질 수 있다. 즉, 상술한 모든 구성으로서, 제2 바디(111), 제1 실린더(120), 제2 실린더(130), 제3 실린더(140), 커버 링(150), 제4 실린더(170) 등은 모두 일체로 결합되어 해당 구성들의 상술한 중심축은 동일 중심축을 유지하나, 베이스(10)와 평행한 축 방향으로 이동되어 상술한 중심 축이 틀어질 수 있다.

이 경우, 상술한 제2 바디(111), 제1 실린더(120), 제2 실린더(130), 제3 실린더(140), 커버 링(150), 제4 실린더(170)와 고정되고, 모든 중공부와 동일한 중심축을 갖는 중공부를 갖는 보정 플레이트(190)가 더 포함될 수 있다. 보정 플레이트(190)는 상부 플레이트(191)와 하부 플레이트(192)로 구성되는데, 하부 플레이트(192)는 상술한 제2 바디(111), 제1 실린더(120), 제2 실린더(130), 제3 실린더(140), 커버 링(150), 제4 실린더(170)와 고정되고, 상부 플레이트(191)는 하부 플레이트(192)와 고정된다.

이때 상부 플레이트(191)에는 볼트가 삽입 고정되는 고정홀(193)이 상술한 베이스와 평행한 축 방향을 직교되는 두 개의 축을 설정 시 해당 축의 양 방향으로 총 4 방향(V1, V2, V3, V4)으로 형성될 수 있다.

이러한 고정홀(193)을 통해서 볼트를 삽입하게 되면, 내부 중공부의 제2 바디(111) 등에 볼트의 삽입 및 해제에 따라서 미는 힘이 가해질 것이고, 이에 따라서 상대적으로 미는 힘에 의하여 상술한 제2 바디(111), 제1 실린더(120), 제2 실린더(130), 제3 실린더(140), 커버 링(150), 제4 실린더(170) 등이 함께 이동되면서 중심 축이 정확하게 P 중심 축에 맞추어질 것이다. 이를 통해서, 모니터링 모듈(180)을 보면서 고정홀(193)을 따라서 "L트를 각각의 방향(V1, V2, V3, V4))으로 삽입하거나 빼는 제어를 통해서, 간단하고 매우 정밀하게 중심축을 피팅할 수 있는 효과가 있다.

이상과 같이 실시 예들이 비록 한정된 실시 예와 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능함을 이해할 수 있을 것이다. 이상에서 기재된 "포함하다", "구성하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 특별히 반대되는 기재가 없는 구성 요소가 내재될 수 있음을 의미하는 것이므로, 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다. 또한, 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (6)

1. 테이블; 상기 테이블 상부 중심에 배열되는 하부 홀딩유닛; 상기 하부 홀딩유닛 상부에 이격 배열되고 결합축을 갖는 상부척 모듈, 그리고 상기 테이블에 설치되어 상기 상부척 모듈을 지지하는 서포팅 모듈을 포함하는 상부 홀딩유닛; 및 상기 상부 및 하부 홀딩유닛에 각각 고정된 두 피용접물을 상호 접합하기 위하여 상기 테이블 상부에 배열되되, 상기 하부 홀딩유닛을 중심으로 방사상 배열된 복수의 레이저 웰딩유닛;을 포함하여 이루어진 레이저 웰더에 있어서,
   상기 상부척 모듈은,
   스텝모터에 의하여 회전되는 웜에 결합되어 웜의 회전에 따라서 중심 축을 기준으로 회전되는 웜 기어구조가 형성된 제1 중공부를 갖는 제1 바디를 포함하는 회동 모듈;
   상기 제1 바디와 고정 결합되어 상기 회동 모듈에 의하여 중심 축을 기준으로 회동되며, 상기 중심 축을 따라 양 방향으로 연장되는 제2 중공부를 갖는 제2 바디와, 상기 제2 바디의 최하단측에 상기 중심 축을 따라 일 방향으로 복수의 갭을 가지면서 연장 형성되는 복수의 탄성 팁으로 구성되어, 외력이 가해지는 경우 상기 탄성 팁이 상기 제2 중공부를 따라 중심 축으로 모이면서 피용접물을 고정하고, 외력이 해제되는 경우 상기 탄성 팁이 중심 축으로부터 멀어지도록 이동되면서 피용접물의 고정을 해제하도록 구성되는 고정부재를 포함하는 고정 모듈; 및
   상기 고정부재에 상기 제2 중공부의 직경 방향과 경사진 방향의 힘을 가하거나 해제하여 상기 고정부재를 통한 피용접물의 고정을 제어하는 고정 제어 수단; 을 포함하는 것을 특징으로 하는 웰딩 포인트 제어를 위한 피용접물 이동 및 고정 모니터링 기능을 포함하는 레이저 웰더.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 고정 제어 수단은,
   최하단측이 상기 고정 모듈의 상기 고정부재의 최대 직경과 최소 직경 사이의 값을 내직경으로 하는 제1 접촉부가 형성된 제3 중공부를 갖는 원통형 부재로서, 적어도 상기 고정부재가 형성된 영역의 일부를 상기 제3 중공부에 수용하도록 설치되며, 상하 이동됨으로써 상부로 이동 시 상기 제1 접촉부와 상기 고정부재의 접촉에 의하여 상기 탄성 팁에 상기 중심 축을 향하는 외력을 부여하고, 하부로 이동 시 상기 접촉부와 상기 고정부재의 접촉을 해제하여 상기 탄성 팁에 대한 외력이 해제되는 제1 실린더; 및
   상기 제1 실린더에 대한 상하 이동력을 부여하는 승강 제어 수단;을 포함하는 것을 특징으로 하는 웰딩 포인트 제어를 위한 피용접물 이동 및 고정 모니터링 기능을 포함하는 레이저 웰더.
   
3. 제2항에 있어서,
   상기 승강 제어 수단은,
   상기 제1 실린더의 상기 제3 중공부를 제외한 영역에 단측이 고정되는 다수의 연장바와, 상기 연장바가 일체로 결합되는 결합부와, 상기 결합부 상부에 상기 결합부의 상부에 상기 결합부의 직경보다 작은 직경을 갖는 오목부가 형성되고, 중심 축을 따라 상기 고정 모듈을 수용하는 제4 중공부가 형성된 제2 실린더; 및
   상기 오목부에 공압을 형성하여, 오목부에 가해지는 공압에 따라서 상기 제2 실린더의 상하 이동을 제어하는 공압 형성 수단;을 포함하는 것을 특징으로 하는 웰딩 포인트 제어를 위한 피용접물 이동 및 고정 모니터링 기능을 포함하는 레이저 웰더.
   
4. 제3항에 있어서,
   상기 공압 형성 수단은,
   중앙에 제5 중공부를 갖고, 상기 제5 중공부의 내측벽의 내주면을 따라 상기 오목부의 외면과 접촉되면서 상기 제2 실린더가 상하이동 가능하도록 가이드하는 제2 접촉부가 형성되어 있고, 상기 오목부와 상기 제5 중공부가 형성하는 영역 중 상기 제2 접촉부를 기준으로 상하로 구분되는 제1 영역 및 제2 영역에 각각 공기를 배출 또는 흡입하는 에어홀이 상기 제2 접촉부의 일 영역에 상하로 한쌍이 형성되며, 상기 에어홀 각각으로부터 최상면에 형성된 두 개의 개구부를 따라 공기 이동 경로가 형성된 제3 실린더;
   상기 제2 실린더의 상면에 제2 실린더와 상기 제4 중공부와 동일한 중공부를 형성하면서 고정되며, 상기 제5 중공부 내부에 수용되면서 상기 제5 중공부의 내측벽에 접촉되도록 배치되는 커버 링; 및
   상기 제1 영역 및 상기 제2 영역에 존재하는 공기가 외부로 배출되지 않도록 하기 위해 상기 제2 실린더의 상기 결합부와 상기 오목부의 경계부, 상기 제2 접촉부의 측벽 및 상기 커버 링의 외측벽에 각각 부착된 오링; 을 포함하여
   상기 공기 이동 경로를 따라서 공기가 유입 및 배출됨에 따라서, 상기 제2 접촉부를 기준으로 상기 제1 영역과 상기 제2 영역의 압력이 제어되어, 상기 제1 영역과 상기 제2 영역의 상대 기압차에 의하여 상기 제2 실린더가 상하이동되도록 하는 것을 특징으로 하는 웰딩 포인트 제어를 위한 피용접물 이동 및 고정 모니터링 기능을 포함하는 레이저 웰더.
   
5. 제4항에 있어서,
   상기 제3 실린더의 하부에 위치되고, 적어도 상기 제2 실린더를 수용하는 제6 중공부가 형성되며, 상기 제6 중공부에 조이는 힘을 외면에 중심 축 방향으로 형성된 슬릿 및 상기 슬릿의 간격을 제어하는 측면 볼트 결합 구조를 갖는 제4 실린더;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 웰딩 포인트 제어를 위한 피용접물 이동 및 고정 모니터링 기능을 포함하는 레이저 웰더.
   
6. 제1항에 있어서,
   상기 고정 모듈의 최상단에 설치되고, 적어도 상기 제2 중공부를 따라 중심 축 방향으로 하단을 향하도록 촬영 영역이 설정되는 영상 촬영 수단;을 포함하여, 촬영 이미지를 통해 상기 탄성 팁에 의한 피용접물의 고정 상태를 모니터링할 수 있도록 구비되는 모니터링 모듈;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 웰딩 포인트 제어를 위한 피용접물 이동 및 고정 모니터링 기능을 포함하는 레이저 웰더.
   

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